DE4208836A1

DE4208836A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von branntgips

Info

Publication number: DE4208836A1
Application number: DE19924208836
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Morgenstern; Horst Dr Ing Huckauf; Ruediger Dipl Ing Krauss; Wolfgang Heinelt; Klaus Hobusch; Frank Schuster
Original assignee: ZEMENTANLAGEN und MASCHINENBAU
Current assignee: HUMBOLDT WEDAG ZAB GMBH, 06847 DESSAU, DE
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1993-09-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur Herstellung von Branntgips aus natürlichen Rohstoffen sowie industriellen An- und Abfallstoffen als Calciumsulfatträger, bei dem das staubförmige bis feinkörnige Brenngut in einem Heißgasstrom behandelt wird.

Es ist bekannt, daß in Abhängigkeit vom Ausgangsmaterial, der Temperatur, der Verweilzeit und der Wasserdampfatmosphäre in diskontinuierlich oder kontinuierlich betriebenen Brennanlagen Branntgipse unterschiedlicher Phasenzusammensetzung hergestellt werden.

Die Gipsphasen (im wesentlichen α-, β- Halbhydrat, α-, β-Anhydrit III, Anhydrit II) weisen unterschiedliche Verarbeitungsmerkmale auf und sind in technischen Branntgipsen zu wechselnden Anteilen enthalten.

Entsprechend den Herstellungsbedingungen wird bei den Brennaggregaten unterschieden zwischen:

- "trockenen" Verfahren: Dihydratentwässerung in ungesättigter Wasserdampfatmosphäre zu vorwiegend β-Halbhydrat und β-Anhydrit III in Drehrohren, Kocheranlagen und unter Einschluß von Anhydrit II nach dem Rostbandverfahren;
- "nassen" Verfahren: Dihydratentwässerung in gesättigter Wasserdampfatmosphäre vorwiegend zu den α-Phasen von Halbhydraten und Anhydrit III in Autoklaven bzw. Rührkesselanlagen.

Veraltete Brennanlagen mit hohem energetischen und manuellen Aufwand für deren Bedienung (Schacht-, Mehrkammeröfen) sind nur noch gering verbreitet.

Nachteilig bei der Herstellung von Branntgips mittels Drehrohrofen oder nach dem Rostbandverfahren ist, daß diesen Anlagen nur stückiges Brenngut aufgegeben werden kann, so daß feinkörnig anfallendes Aufgabegut z. B. sogenannter REA-Gips, der durch SO₂-Aufnahme aus Kalkstein entsteht, vorher unter anderem durch Brikettieren verformt werden muß.

Bei Kocher- oder Autoklavanlagen kann staubförmiges bis feinkörniges Brenngut verarbeitet werden. Nachteilig hierbei ist, daß diese Verfahren nur eine eingeschränkte Prozeßführung zur reproduzierbaren Steuerung der Phasenanteile in Branntgips ermöglichen.

Es ist weiterhin bekannt; nach dem Trockenverfahren Branntgips in kombinierten Mahl-Brennanlagen herzustellen.

Bei der Herstellung von Branntgips nach dem Schwebegasverfahren, wie z. B. nach DE 21 52 940 oder DE 23 12 639, werden ansich bekannte Vorwärmer für staubförmiges Zementrohmehl, die aus einer Kombination von Zyklonstufen bestehen, eingesetzt, oder solche, bei denen Schacht- und Zyklonstufen miteinander verschaltet sind (DE 17 96 246), vorgeschlagen. Im Gegensatz zum Zementklinkerbrand werden diese Vorwärmer bei der Branntgipsherstellung auf Grund des niedrigeren Temperaturniveaus und des abweichenden Stoffwandlungsprozesses nicht mit einem Drehrohrofen gekoppelt, sondern durch Heißgasverfahren beheizt. Die Temperatur des Heißgases, als Wärme- wie auch Materialträger, wird durch Messung der Fertigguttemperatur geregelt. Zur Verlängerung der Verweilzeit des Gutes wird ein Teil des Gutes aus der Hochtemperaturstufe dieser wieder zurückgeführt.

Nachteilig bei den genannten technischen Lösungen ist die nur eingeschränkte Möglichkeit zur Einflußnahme auf den Dehydrationsprozeß zur reproduzierbaren Steuerung der Phasenanteile im Branntgips.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur Herstellung von Branntgips aus natürlichen Rohstoffen sowie industriellen An- und Abfallstoffen als Calciumsulfatträger unter Anwendung des Schwebegasverfahrens zu entwickeln, mit dem eine gezielte Einflußnahme auf die Phasenzusammensetzung im Branntgips bei einem geringen gerätetechnischem Aufwand erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, zur Herstellung von Branntgips aus natürlichen Rohstoffen sowie industriellen An- und Abfallstoffen als Calciumsulfatträger, bei dem das staubförmige bis feinkörnige Brenngut in einem Heißgasstrom behandelt wird, das Brenngut mengenmäßig regelbar dem Heißgasstrom an unterschiedlichen Temperaturstellen zugeführt wird, und daß ein Teil des Abgasstromes mengenmäßig regelbar dem Heißgasstrom an unterschiedlichen Temperaturstellen zugeführt wird.

Durch die mengenmäßig regelbare Zuführung des Brenngutes an unterschiedlichen Stellen des Heißgasstromes - und damit in unterschiedliche Temperaturbereiche - wird eine gezielte Einflußnahme auf die Verweilzeit des Brennguts im Heißgasstrom genommen. Eine Einflußnahme auf den Wasserdampfpartikeldruck wird durch die mengenmäßig regelbare Zuführung eines Teils des Abgasstromes an unterschiedlichen Stellen des Heißgasstromes erreicht. Die Temperatur des Heißgasstromes wird durch Regelung der Brennstoffzuführung entsprechend eingestellt.

Damit ist es möglich, durch die Einflußnahme auf die Brenntemperatur, Brenngutverweilzeit und Wasserdampfatmosphäre gezielt Einfluß auf den Phasenbestand des Branntgipses und damit auf den Dehydrationsprozeß zu nehmen, um die gewünschte Branntgipsqualität zu erhalten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus mehreren als Zyklone ausgebildeten Wärmetauscherstufen, denen gasseitig ein Heißgaserzeuger vorgeschaltet ist. In den Steigrohren der oberen Zyklonstufen ist je eine Vorrichtung angebracht, über die alternativ oder gemeinsam und anteilig Brenngut zugeführt werden kann. Auf diese Weise wird für ein gegebenes Aufgabegut bzw. seine mengenmäßigen Anteile die Verweilzeit im Brennsystem variiert.

Zur Erhöhung des Wasserdampfpartikeldrucks in der gasseitig nach dem Heißgaserzeuger angeordneten Wärmebehandlungsstufe wird ein Teil des aus der Vorrichtung austretenden Abgasstromes mengenmäßig regelbar dem in diese Stufe ein- und austretenden Heißgasstrom zugeführt. Auf diese Weise wird nicht nur der aus Verbrennung und Luftfeuchtigkeit resultierende Wassergehalt des Wärmeträgerstroms durch die aus der Entwässerung von Di- zu Halbhydraten oder gar Anhydrit stammende Wassermenge dem Brennraum wieder zugeführt, sondern zugleich die im Abgasstrom enthaltene Wärmeenergie besser genutzt.

Zur Erhöhung der inneren Feststoffkreisläufe und damit der Verweilzeit des Brennguts kann die gasseitig nach dem Heißgaserzeuger angeordnete Wärmetauscherstufe als großräumige Schachtstufe ausgebildet werden.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Branntgips aus natürlichen Rohstoffen sowie industriellen An- und Abfallstoffen als Calciumsulfatträger besteht aus drei Wärmetauscherstufen in Form von Zyklonstufen 5 denen gasseitig ein Heißgaserzeuger 8 vorgeschaltet ist. In dem Heißgaserzeuger 8 mündet eine Verbrennungsluftzuführungsleitung 9 und eine Brennstoffzuführungsleitung 10, während der Heißgaserzeuger 8 gasseitig über ein Steigrohr 11 mit der untersten Zyklonstufe 5 verbunden ist. Durch regelbare Zuführung von Brennstoff und Verbrennungsluft wird die gewünschte Temperatur des aus dem Heißgaserzeuger austretenden Heißgasstromes eingestellt.

Gasseitig sind die einzelnen Zyklonstufen 5 ebenfalls über Steigrohre 11 verbunden, in die jeweils die Materialleitung 6 der gasseitig darüberliegenden Zyklonstufe 5 münden.

Die Zuführung des Brenngutes erfolgt über die Brenngutzuführungsleitung 1 die sich in zwei Teilleitungen 2 und 3 aufteilt. Die Teilleitung 2 mündet in das gasseitig zwischen der letzten und vorletzten Zyklonstufe 5 angeordnete Steigrohr 11, während die Teilleitung 3 in das der gasseitig in die vorletzte Zyklonstufe 5 mündende Steigrohr 11 mündet.

Durch die beiden Aufgabestellen für das Brenngut kann die Anlage einerseits zwei- oder dreistufig zur Erzeugung unterschiedlicher Branntgutqualitäten betrieben werden. Andererseits ist durch die an den Teilleitungen 2 und 3 angeordneten Zuteilvorrichtungen 4 eine anteilig regelbare Brenngutaufgabe in die beiden Aufgabestellen möglich. Damit wird eine gezielte Einflußnahme auf die Verweilzeit des Brennguts im Heißgasstrom und somit auf den Dehydrationsprozeß des Brennguts genommen.

Der gasseitig letzten Zyklonstufe 5 ist eine Abgasleitung 13 nachgeschaltet, in der ein Abgasventilator 12 und ein Stellorgan 14 angeordnet sind. Von der Abgasleitung 13 zweigt zwischen dem Abgasventilator 12 und dem Stellorgan 14 eine Rückgasleitung 15 ab. Über die Rückgasleitung 15 wird ein Teil des über Abgasleitung 13 austretenden Abgasstromes zur Erhöhung des Wasserdampfpartikeldruckes den Wärmetauscherstufen wieder zugeführt. Die mengenmäßige Regelung der Größe des Abgasstromes erfolgt dabei über das in der Abgasleitung 13 angeordnete Stellorgan 14.

Zur weiteren gezielten Einflußnahme auf den Phasenabstand des Branntgipses wird zur Erhöhung des Wasserdampfpartikeldruckes der Teilgasstrom aufgeteilt. Ein Teil gelangt über die Teilrückgasleitung 17 in das zwischen Heißgaserzeuger 8 und der gasseitig ersten Zyklonstufe 5 angeordnete Steigrohr 11. Der andere Teil des Teilabgasstromes wird über eine Teilrückgasleitung 16 dem aus der gasseitig ersten Zyklonstufe 5 nachgeschalteten Steigrohr 11 zugeführt, so daß jeweils regelbar ein Teil des Teilabgasstromes vor und/oder nach der untersten Zyklonstufe 5 in das jeweilige Steigrohr 11 zugeführt wird. Die mengenmäßige Regelung der Teilströme erfolgt durch Stellorgane 14 die in den Teilgasleitungen 16 und 17 angerodnet sind.

Das Fertiggut wird über die Materialaustragsleitung 7 aus dem System ausgetragen.

Eine Variante der Erfindung sieht vor, daß die nach dem Heißgaserzeuger 8 gasseitig nachgeschaltete erste Wärmetauscherstufe als großräumige Schachtstufe 18 ausgebildet ist. Die Anordnung einer Schachtstufe 18 ist dann vorteilhaft, wenn zur Herstellung von entsprechenden Branntgipsqualitäten hohe Materialverweilzeiten erforderlich sind. In den großräumigen Schachtstufen 18 entstehen innere Kreisläufe, die eine Erhöhung der Verweilzeit des Materials in der Wärmetauscherstufe zur Folge haben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist, wie bereits bei der Vorrichtung erwähnt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einflußnahme auf den Phasenzustand des Branntgipses das Brenngut mengenmäßig regelbar dem Heißgasstrom an unterschiedlichen Temperaturstellen und ein Teil des Abgasstromes ebenfalls mengenmäßig regelbar dem Heißgasstrom an unterschiedlichen Temperaturstellen zugeführt werden, wodurch die Bildungsbedingungen des Branntgipses hinsichtlich Brenntemperatur, Brenngutverweilzeit und Wasserdampfatmosphäre beeinflußt werden.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Brenngutzuführungsleitung
2 Teilleitung
3 Teilleitung
4 Zuteilvorrichtung
5 Zyklonstufe
6 Materialleitung
7 Materialaustragsleitung
8 Heißgaserzeuger
9 Verbrennungsluftzuführungsleitung
10 Brennstoffzuführungsleitung
11 Steigrohr
12 Abgasventilator
13 Abgasleitung
14 Stellorgan
15 Rückgasleitung
16 Teilrückgasleitung
17 Teilrückgasleitung
18 Schachtstufe

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Branntgips aus natürlichen Rohstoffen sowie industriellen An- und Abfallstoffen als Calciumsulfatträger, bei dem das staubförmige bis feinkörnige Brenngut in einem Heißgasstrom behandelt wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Brenngut mengenäßig regelbar dem Heißgasstrom an unterschiedlichen Temperaturstellen zugeführt wird und daß ein Teil des Abgasstromes mengenmäßig regelbar dem Heißgasstrom an unterschiedlichen Temperaturstellen zugeführt wird.

2. Vorrichtung zur Herstellung von Branntgips aus natürlichen Rohstoffen sowie industriellen An- und Abfallstoffen als Calciumsulfatträger unter Verwendung eines Heißgaserzeugers, dem gasseitig mehrere Wärmetauscherstufen nachgeschaltet sind, gekennzeichnet dadurch, daß von der Brenngutzuführungsleitung (1) eine Teilleitung (2) in das gasseitig zwischen der letzten und vorletzten Zyklonstufe (5) angeordnete Steigrohr (11) und die andere Teilleitung (3) in das der gasseitig in die vorletzte Zyklonstufe (5) mündende Steigrohr (11) einmünden, wobei in den Teilleitungen (2) und (3) Zuteilvorrichtungen (4) angeordnet sind, und daß von der Abgasleitung (13) zwischen dem Abgasventilator (12) und einem Stellorgan (14) eine Rückgasleitung (15) abzweigt, von der eine Teilrückgasleitung (17) in das zwischen Heißgaserzeuger (8) und gasseitig ersten Zyklonstufe (5) angeordnete Steigrohr (11) und die andere Teilrückgasleitung (16) in das zwischen gasseitig erste und zweite Zyklonstufe (5) angeordnete Steigrohr (11) mündet, wobei in den Teilrückgasleitungen (16) und (17) Stellorgane (14) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß dem Heißgaserzeuger (8) drei Wärmetauscherstufen in Form von Zyklonstufen (9) gasseitig nachgeschaltet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die nach dem Heißgaserzeuger (8) gasseitig nachgeschaltete erste Wärmetauscherstufe als großräumige Schachtstufe (18) ausgebildet ist.